基于功能方法樹的機械產(chǎn)品概念設(shè)計方案生成與優(yōu)選研究.pdf

1、概念設(shè)計是產(chǎn)品開發(fā)的初級階段，也是產(chǎn)品創(chuàng)新的最關(guān)鍵性環(huán)節(jié)，是提高產(chǎn)品質(zhì)量和競爭力的主要手段，并且時刻影響著企業(yè)的生存與發(fā)展。因此，對產(chǎn)品概念設(shè)計的研究是很有必要的，機械產(chǎn)品的概念設(shè)計包括兩個部分:方案生成和方案優(yōu)選。方案生成是設(shè)計過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對方案生成過程的描述能很好地體現(xiàn)設(shè)計師的思想，有利于設(shè)計知識的積累和傳遞，以及能夠更好地指導整個方案生成過程。而方案優(yōu)選是方案生成的后期處理階段，也是概念設(shè)計的重要環(huán)節(jié)之一，它能夠在眾多生成的方

2、案中進行決策和優(yōu)選，從而獲得眾多比較滿意的方案，因而為下一步產(chǎn)品設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。
　　 雖然目前已經(jīng)有大量理論、方法以及工具在解決方案生成和方案優(yōu)選問題中取得了一定的進展，但概念設(shè)計還面臨著一些挑戰(zhàn):概念設(shè)計沒有更深入地描述方案生成過程以及在解決方案組合爆炸優(yōu)化問題時面臨著信息殘缺或知識獲取的困難。因此本文以功能方法樹為研究對象，提出了樹型拓撲映射過程，并結(jié)合改進蟻群算法和層次分析法系統(tǒng)地探討了方案生成過程及方案優(yōu)選方法。主要研

3、究成果包括:(1)根據(jù)公理化設(shè)計中的“Z”字型映射思想，在改進功能方法樹中提出了樹型拓撲映射過程，并以公理化設(shè)計方法來指導樹型拓撲映射過程。(2)利用樹型拓撲映射過程分析方案生成過程，然后總結(jié)了方案生成的三個階段性特征，并結(jié)合有向圖的思想提出了方案生成過程模型，通過該模型可以更好地描述方案生成過程，使得相關(guān)設(shè)計知識和方案構(gòu)思得到一定程度的展示。(3)建立了圖型拓撲層次結(jié)構(gòu)，使方案生成過程模型應用于樹型拓撲映射過程中，該結(jié)構(gòu)清楚地表達了F

4、Rs的層次關(guān)系、DPs的層次關(guān)系以及FRs到DPs的映射過程，最后逐層求解各個方案生成過程模型可得到概念設(shè)計方案備選圖，并將其記錄在圖型拓撲層次結(jié)構(gòu)中。(4)利用元模型建模技術(shù)在GME上開發(fā)了“圖型拓撲層次結(jié)構(gòu)”的原型系統(tǒng)，該系統(tǒng)為概念設(shè)計過程提供了一個方便的建模環(huán)境。(5)結(jié)合改進蟻群算法和層次分析法提出了一種新的方案優(yōu)選方法，該方法優(yōu)點:能夠?qū)⒏拍钤O(shè)計方案備選圖作為方案搜索空間、能應用到信息殘缺的場合、能解決方案組合爆炸優(yōu)化問題。<